DE4035017C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sitzreinigung von
Doppelsitzventilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Es sind eine Reihe von Steuereinrichtungen der einleitend
gekennzeichneten Gattung bekannt (DE 80 03 805 U1,
DE 31 08 973 C2 und DE 31 33 273 C2), die ohne Ausnahme im
wesentlichen das gleiche Funktionsprinzip aufweisen, nach
dem nämlich der Antriebskolben der Schließgliedverstell
stange des anzulüftenden Schließgliedes innerhalb der
Einzelverstelleinrichtung gegen einen Hubbegrenzungsanschlag
gefahren wird. Dabei kann in der Regel die Anschlagposition
des Antriebskolbens innerhalb der Einzelverstelleinrichtung
durch verschiebliche Anschläge in Grenzen verändert werden
(DE 80 03 805 U1), oder aber die Anschlagposition ist
relativ zur Schließgliedverstellstange auf dieser veränder
bar (DE 31 08 973 C2). Bei der aus der DE 80 03 805 U1
bekannten Steuereinrichtung sind die Einzelverstellein
richtungen in der Hauptverstelleinrichtung integriert, und
zwar derart, daß die eine an dem oberen und die andere an
dem unteren Ende der Hauptverstelleinrichtung Aufnahme
findet.
Bei der aus der DE 31 08 973 C2 bekannten Steuereinrichtung
sind die beiden Schließgliedverstellstangen durch die
Hauptverstelleinrichtung nach oben herausgeführt, und sie
enden in einem beiden Einzelverstelleinrichtungen gemein
samen Steuerzylinder. Schließlich zeigt die DE 31 33 273 C2
eine Steuereinrichtung, bei der die Einzelverstelleinrich
tungen für beide Schließglieder unterhalb der ausschließlich
den Vollhub für die volle Offenstellung erzeugenden Haupt
verstelleinrichtung als eigenständige Verstelleinrichtung
ohne Änderung der angrenzenden Standardbauteile additiv
zwischen Hauptverstelleinrichtung und Laternengehäuse
eingefügt sind.
Die Komplexität der bekannten Doppelsitzventile, bei denen
eine Sitzreinigung durchgeführt werden kann, läßt die
Schwierigkeiten erahnen, die bei der Voreinstellung der An
schlagpositionen für die Antriebskolben der Einzelverstell
einrichtungen auftreten. Einmal ist es die Summe der Ferti
gungstoleranzen einer Vielzahl von relevanten Bauteilen, die
in jedem Falle die individuelle Justierung der Einzelhübe
erforderlich macht, wobei jeweils auch immer zu überprüfen
ist, ob im Rahmen der möglichen Teilhubverstellung die
grundsätzliche Funktion des Doppelsitzventils noch sicherge
stellt ist. Es muß nämlich in jedem Falle verhindert werden,
daß beim Anlüften des einen Schließgliedes zum Zwecke seiner
Sitzreinigung nicht auch das andere Schließglied in eine
Teiloffenstellung verbracht wird. Zum anderen weisen die mit
den bekannten Steuereinrichtungen durchführbaren Sitzreini
gungsverfahren einen prinzipiellen Nachteil auf, der aus der
stationären Beibehaltung einer einmal erreichten Teiloffen
stellung des jeweiligen Schließgliedes resultiert bis der
Sitzreinigungsvorgang über ein extern an das Doppelsitz
ventil herangeführtes Steuersignal beendet wird. Da, wie
vorstehend bereits erwähnt, der Antriebskolben der Einzel
verstelleinrichtung gegen eine Anschlagposition gefahren
wird, steht über die gesamte Zeit
dauer der jeweiligen Sitzreinigung ein unveränderlicher,
mehr oder weniger großer Öffnungsquerschnitt für das Reini
gungsmittel zur Verfügung. Die Druck- und Temperaturbe
dingungen, denen Doppelsitzventile der einleitend gekenn
zeichneten Gattung im praktischen Einsatz unterliegen,
können die bereitgestellten Öffnungsquerschnitte entweder
verringern oder vergrößern. Eine Verringerung kann eine
unzureichende Sitzreinigung bewirken, eine Vergrößerung
ergibt in jedem Falle einen höheren Reinigungsmittelver
brauch, ohne daß dadurch zwangsläufig auch die Reinigungs
wirkung gesteigert wird. Der letztgenannte Aspekt erfordert,
insbesondere bei einer Vielzahl zeitlich parallel zu reini
gender Doppelsitzventile beispielsweise im Rahmen eines
Ventilblockes, die Bereitstellung einer zu hohen und damit
unwirtschaftlichen Reinigungsleistung, ohne daß dadurch
wenigstens eine Intensivierung des Sitzreinigungsvorganges
oder eine für alle Doppelsitzventile gleichintensive Sitz
reinigung erreicht würde.
Im Zusammenhang mit einem bekannten Verfahren zur Verwirk
lichung eines leckagefrei schaltenden und sitzreinigungs
fähigen Doppelsitzventils (EP 02 08 126 B1), bei welchem
ein schieberartig ausgebildetes Schließglied zur Reinigung
seines Sitzes um einen Teilhub in Richtung des ggf. produkt
führenden Ventilgehäuseteiles verschoben wird, wobei gleich
zeitig das andere, als Sitzteller ausgebildete Schließglied
gegenüber dem ggf. produktbeaufschlagten um einen gleich-
oder gegensinnigen Teilhub verschoben wird, wurde zwar vor
geschlagen, den Sitzreinigungsvorgang durch mehrmals sich
wiederholende Teilhubbewegungen der Schließglieder durchzu
führen. Diese Maßnahme hatte in erster Linie den Zweck, die
Sitzfläche des schieberartig ausgebildeten Schließgliedes
freizulegen und dabei durch mehrmaliges Abwischen einen
Reinigungsmittelfilm auch zwischen Sitzdichtung und Sitz
fläche auszubringen. Allein durch einen
einmaligen Öffnungshub wäre der kritische Bereich zwischen
Sitzdichtung und Sitzfläche des ggf. produktbeaufschlagten
schieberartig ausgebildeten Schließgliedes nicht zuverlässig
zu reinigen. Aber auch bei diesem bekannten Verfahren werden
die Antriebskolben der Einzelverstelleinrichtungen gegen
eine feste Anschlagposition gefahren, die so lange beibe
halten wird, bis durch ein von außerhalb des Doppelsitz
ventils herangeführtes Steuersignal die Anlüftstellung, über
deren gesamte Zeitdauer der volle Öffnungsquerschnitt für
den Reinigungsmittelfluß zur Verfügung steht, beendet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
einem Verfahren zur Sitzreinigung von Doppelsitzventilen der
einleitend gekennzeichneten Gattung die Wirtschaftlichkeit
zu erhöhen, die Reinigungswirkung zu verbessern und dabei
auch die Einrichtungen zur Teilhuberzeugung zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2
bis 5. Steuereinrichtungen zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens ergeben sich durch die Ausgestaltung mit
den Kennzeichenmerkmalen der Nebenansprüche 6, 7 und 9,
deren vorteilhafte Ausführungsformen Gegenstand der unterge
ordneten Ansprüche 8, 10 und 11 sind.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
Steuereinrichtung zu ihrer Durchführung sind augenfällig. Da
die Richtungsumkehr des Schließgliedes, die Umsteuerung von
seiner Öffnungs- zur Schließbewegung und umgekehrt, perio
disch erfolgt, stellt sich über den sich von einem Mindest
betrag bis zu einem Höchstbetrag stetig verändernden Durch
trittsquerschnitt zwischen Schließglied und zugeordnetem
Ventilsitz eine schwellende Reinigungsmittelströmung ein,
die eine besonders intensive Reinigungswirkung entfacht. Mit
zunehmender Strömungsgeschwindigkeit im enger werdenden
Spalt wird die mechanische Wirkung der Strömung gesteigert,
während bei sich erweiterndem Öffnungsquerschnitt und der
damit verbundenen Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit
Ablösungserscheinungen und Wirbelströmungen verstärkt auf
treten, die ein Ablösen und Austragen von abgelösten Ver
schmutzungen begünstigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darüber hinaus
aus durch drei Verfahrensalternativen hinsichtlich der Um
steuerung von der Öffnungs- zur Schließbewegung. Einmal kann
die Umsteuerung allein zeitabhängig erfolgen, wobei gemäß
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen ist, daß die Steuersignale entweder
durch eine außerhalb des Doppelsitzventils angeordnete
Hauptsteuerung oder durch eine im oder am Doppelsitzventil
angeordnete, allein diesem zugeordnete Steuerung generiert
werden. Die hubabhängige Lösung besteht darin, daß entweder
bei Erreichen eines bestimmten Hubes die Umsteuerung des
Schließgliedes eingeleitet wird oder daß die Steuerungs
signale für die Umsteuerung mittelbar aus einem dem
Hub-Zeit-Verlauf entsprechenden Verlauf einer erfaßbaren
physikalischen Größe abgeleitet werden. Dies kann beispiels
weise der Druck des Druckmittels für die Einzelverstellein
richtungen zur Erzeugung der Teiloffenstellung sein, der
einen Druckaufnehmer oder Druckschalter beaufschlagt und
über diese die Steuersignale auslöst. Die dritte Lösungs
möglichkeit sieht vor, die Richtungsumkehr des Schließ
gliedes vom Reinigungsmittelfluß abhängig zu machen, und
zwar wird die Schließbewegung eingeleitet, wenn ein Rei
nigungsmittelfluß durch einen Durchtrittsspalt festgestellt
wird, während die Öffnungsbewegung angesteuert wird, wenn
der Reinigungsmittelfluß ausbleibt. Die für die zeitliche
Abfolge periodisch sich einander ablösenden Öffnungs- und
Schließbewegungen des Schließgliedes und die zur Richtungs
umkehr erforderlichen Steuersignale werden bei den beiden
letztgenannten Lösungsverfahren (hub- und ergebnis- bzw.
reinigungsmittelgesteuerte Umsteuerung) sozusagen aus der
erfindungsgemäßen Steuereinrichtung heraus generiert und
nicht etwa durch extern aus der Umgebung des Doppelsitz
ventils herangeführte Steuersignale. Dies ist beispielsweise
bei der zeitabhängigen Umsteuerung der Fall, wenn die er
forderlichen Steuersignale durch eine außerhalb des Doppel
sitzventils angeordnete Hauptsteuerung ausgegeben werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Maß
nahmen besteht darin, daß der gesamte Steuerungsablauf ohne
mechanische Hubbegrenzungen erfolgen kann, so daß auch keine
beweglichen, Einstellungen erfordernden Anschläge zur Sicher
stellung der Anschlagposition des jeweiligen Antriebskolbens
der Einzelverstelleinrichtung mehr erforderlich sind.
Gleichwohl kann das erfindungsgemäße Verfahren noch mit
Vorteil durchgeführt werden, wenn die Steuereinrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie dies eine
vorteilhafte Ausgestaltung vorsieht, mit einer mechanischen
Hubbegrenzung ausgestattet ist. Diese mechanische
Hubbegrenzung kann einerseits einen Sicherheitsanschlag für
das jeweilige Schließglied bilden, der verhindert, daß beim
Ausfall oder Defekt der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung
das Doppelsitzventil im Zuge der Sitzreinigung in seine
volle Offenstellung überführt wird. Andererseits kann die
Hubbegrenzung planmäßig dazu benutzt werden, den
Endausschlag der Öffnungsbewegung des Schließgliedes,
unabhängig davon, wie seine Umsteuerung von der Öffnungs
zur Schließbewegung und umgekehrt erfolgt, mechanisch zu
begrenzen.
Neben der vorgenannten strömungsmechanisch bedingten Inten
sivierung des Sitzreinigungsvorganges ergibt sich auch eine
verbesserte Reinigung der kritischen Bereiche zwischen
Sitzdichtung und Schließglied dadurch, daß infolge der
periodischen Öffnungs- und Schließbewegungen des Schließ
gliedes die Sitzdichtung bei Einwirkung des Reinigungsmit
tels wiederholt deformiert und gewalkt wird, was Mikrobe
wegungen der Dichtung gegenüber den sie begrenzenden
Schließgliedflächen zur Folge hat.
Darüber hinaus liegt es in der Natur der Sache, daß ein sich
zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert periodisch
verändernder Durchtrittsquerschnitt zwischen Schließglied
und zugeordnetem Ventilsitz über die gesamte Zeitspanne
einer Sitzreinigung weniger Reinigungsmittel durchsetzt, als
ein über die gesamte Zeitdauer stationär auf den maximalen
Durchtrittsquerschnitt geöffneter Teilhub. Dieser Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann besonders augen
fällig, wenn eine Vielzahl von Doppelsitzventilen zeitlich
parallel in ihrem Sitzbereich gereinigt werden sollen, weil
man dann davon ausgehen kann, daß die maximalen Durchsatz
leistungen für das einzelne Ventil bei kurzzeitig voll
geöffnetem Durchtrittquerschnitt zeitlich statistisch
verteilt auftreten, so daß mit großer Wahrscheinlichkeit
niemals der Fall eintreten wird, daß alle zeitlich parallel
zu reinigenden Doppelsitzventile zum gleichen Zeitpunkt den
maximal möglichen Reinigungsmittelfluß abfordern.
Dadurch bleibt der Druckverlust in der die hintereinander
geschalteten Ventile verbindenden Leitung begrenzt, das
heißt das erste und das letzte der in Reihe geschalteten
Ventile erfahren eine etwa gleichintensive Reinigung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Hub-Zeit-Verlauf
der Öffnungs- und Schließbewegung des Schließgliedes
wahlweise und unabhängig voneinander eingestellt wird. Durch
diese Maßnahme nimmt man einerseits Einfluß auf die
strömungsmechanischen Vorgänge innerhalb des Durchtritts
spaltes und andererseits kann dadurch der effektiv wirksame
Durchtrittsquerschnitt für das Reinigungsmittel über die
Zeitdauer der Reinigung gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar auf alle ein
leitend genannten Steuereinrichtungen, soweit es hierbei um
die Anordnung der Einzelverstelleinrichtungen, die
vielfältigen Ausführungen der Schließgliedverstellstangen
und nicht zuletzt um die Ausführungsformen der Schließ
glieder geht, wobei letztere beispielsweise beide als
Sitzteller oder beide als schieberartig ausgebildete
Schließglieder oder wobei der eine als Sitzteller und der
andere als Schieber ausgeführt sein können.
Abhängig von den drei erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ver
fahrensvarianten werden Steuereinrichtungen vorgeschlagen,
die voneinander unabhängig sind. Zur Realisierung der zeit
abhängigen Umsteuerung von der Öffnungs- zur Schließbewegung
und umgekehrt sind Steuersignäle notwendig, die über ein
Zeitglied generiert werden. Dieses Zeitglied kann sich in
einer außerhalb des Doppelsitzventils befindlichen Haupt
steuerung befinden; es kann aber auch vor Ort, das heißt im
oder am Doppelsitzventil angeordnet sein, und es wird erst
dann aktiviert, wenn das betreffende Doppelsitzventil zur
Sitzreinigung angesteuert wird. Als Folge der ausgelösten
Steuersignale führt das jeweilige Schließglied periodisch
sich einander ablösende Öffnungs- und Schließbewegungen aus,
wobei die Umkehrpunkte der Schließ- und der Öffnungsbewegung
in einem bestimmten Abstand von der Sitzfläche bzw. einer
gegebenenfalls vorhandenen Hubbegrenzung liegen können. Es
sind aber auch Verhältnisse möglich, bei denen die Umkehr
punkte gerade in der Schließ- bzw. der Anschlagposition des
Schließgliedes liegen oder durch diese zwangsweise festge
legt werden.
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,
die eine hubabhängige Umsteuerung verwirklicht, sind die
Schließgliedverstellungen jeweils mit einem Stellungsgeber
versehen. Dies können beispielsweise Nocken oder Aus
nehmungen sein, die mechanisch auf einen der jeweiligen
Schließgliedverstellstange zugeordneten Stellungsnehmer
einwirken. Dies können aber auch elektrisch-induktiv
wirkende Stellungsgeber sein. Als Stellungsnehmer bieten
sich andererseits beispielsweise elektrische, pneumatische
oder hydraulische Schalter an, die, wie vorstehend bereits
angegeben, beispielsweise mechanisch oder elektrisch-
induktiv beaufschlagt werden. Weiterhin ist nun bei der
erfindungsgemäßen Steuereinrichtung vorgesehen, daß der
Stellungsnehmer entweder Mittel zur Handhabung von Antriebs
energie für die der Schließgliedverstellstange zugeordnete
Einzelverstelleinrichtung ansteuert oder die Handhabung
direkt steuert. Üblicherweise sind derartige Mittel
elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbare
Stellventile, mit denen das Druckmittel, vorzugweise Preß
luft, der Einzelverstelleinrichtung zugeführt oder aus
dieser fortgeführt wird.
Es liegt auf der Hand, daß die im Rahmen der vorliegenden
Erfindung als vorteilhaft herausgestellten Ausführungsbei
spiele einer Steuereinrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich Beispielcharakter
haben. Selbstverständlich ist das vorgeschlagene Verfahren
auch anwendbar auf andere Einzelverstelleinrichtungen, die
letztlich dem Zweck dienen, eine wie auch immer geartete
Verstellbewegung des Schließgliedes (vorzugsweise trans
latorisch oder rotativ) über seine Schließgliedverstell
stange zu erzeugen. Es kann sich dabei um rein elektro
motorische oder auch um hydraulische Antriebe handeln, wobei
die Schließbewegung nicht notwendigerweise, wie dies üblich
ist, federschließend erfolgt, sondern beispielsweise auch
durch die zweite Richtung eines in zwei Richtungen wirkenden
Antriebs realisiert werden kann.
Das vorgenannte Verfahren ist auch nicht nur auf die
einleitend dargestellten Konfigurationen von Hauptverstell
einrichtung und Einzelverstelleinrichtungen, wie sie im
Stand der Technik nachzuweisen sind, beschränkt. Vielmehr
ist das Verfahren auch anwendbar auf bislang bei Doppelsitz
ventilen der einleitend gekennzeichneten Gattung noch nicht
angewandte Antriebe, wie sie beispielsweise in der bereits
vorstehend genannten EP 02 08 126 B1 beschrieben sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Steuereinrichtung zu
seiner Durchführung werden anhand eines bevorzugten Aus
führungsbeispieles in den nachfolgend erläuterten Figuren
der Zeichnung im einzelnen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Steuereinrichtung in ihrer Anwendung auf ein Doppelsitz
ventil mit zwei als Sitzteller ausgebildeten Schließ
gliedern und in Verbindung mit möglichen Anordnungen von
Hauptverstelleinrichtung und Einzelverstelleinrichtungen
und
Fig. 2 einen Hub-Zeit-Verlauf h=f(t) eines Schließgliedes, wie
er sich bei Anwendung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1
beispielsweise darstellt.
In Fig. 1 sind vier das Doppelsitzventil mit der erfindungs
gemäßen Steuereinrichtung kennzeichnende Bereiche I bis IV
dargestellt. Der Bereich I beinhaltet das Doppelsitzventil 1
im Bereich seiner Ventilgehäuse 1a und 1b, und zwar in einer
vielfach zur Anwendung kommenden Ausführungsform, bei der die
Schließglieder 2 und 3 als Sitzteller ausgebildet sind.
Letztere bilden in der gezeigten Stellung zwischen sich und
den Ventilgehäusen 1a, 1b einen Leckagehohlraum 4, der über
ein mit dem untenliegenden Schließglied 2 verbundenes Rohr 2a
eine Verbindung zur Umgebung des Doppelsitzventils aufweist.
Beide Schließglieder 2 und 3 werden über eine Schließgliedver
stellstange 5 bzw. 6 betätigt, die beide nach oben aus dem
Ventilgehäuse 1a herausgeführt sind, wobei letztere als Hohl
stange ausgebildet ist und erstere konzentrisch umschließt.
Der Bereich II zeigt mögliche Konfigurationen einer Haupt
verstelleinrichtung 12 in Verbindung mit Einzelverstellein
richtungen 11. Es handelt sich, im einzelnen von links nach
rechts betrachtet, um eine Antriebskonfiguration, wie sie in
der DE 31 08 973 C2, der DE 31 33 273 C2, dem DE 80 03 805
U1 und der EP 02 08 126 B1 dargestellt ist. Mit 11a bzw. 11b
ist ein Druckmittelanschluß der Einzelverstelleinrichtung 11
und mit 12a ist ein Druckmittelanschluß der Hauptverstell
einrichtung bezeichnet. In allen Fällen sind die Schließ
gliedverstellstangen 5 und 6 in die Antriebskonfiguration
hineingeführt. Die Einzelverstelleinrichtungen 11 werden
über Druckmittelleitungen 10, 10* mit Druckmittel ver- und
entsorgt.
Die Bereiche III und IV beinhalten die eigentliche erfin
dungsgemäße Steuereinrichtung, wobei in letzterem allein die
Erfassung des Hubes der als Hohlstange ausgebildeten
Schließgliedverstellstange 6 dargestellt ist. Eine rillen
förmige Ausnehmung 6a fungiert dabei als Stellungsgeber,
während ein Stellungsmelder 7* als elektrischer Zweipunkt
schalter ausgeführt ist, der in Hubrichtung verschieblich
angeordnet ist. Der Bereich IV wird beim real ausgeführten
Doppelsitzventil dort zu finden sein, wo die als Hohlstange
ausgebildete Schließgliedverstellstange 6 zum Zwecke ihrer
Huberfassung zugänglich ist.
Im Bereich III wird der Hub der Schließgliedverstellstange 5
in gleicher Weise, wie dies vorstehend anhand des Bereichs
IV bereits dargestellt wurde, über einen weiteren Stellungs
geber 5a und einen Stellungsmelder 7 erfaßt. Der erste und
der zweite Stellungsmelder 7 bzw. 7* werden von einem Steu
ermittel U bzw. U* beaufschlagt, welches in der Regel als
Gleich- oder Wechselspannung zur Verfügung steht. Mit dem
vorgenannten Steuermittel werden Mittel 8, 8a bzw. 8*, 8a*
zur Handhabung von Antriebsenergie für die der Schließglied
verstellstange 5 bzw. 6 zugeordnete Einzelverstellein
richtung 11 wahlweise angesteuert. Bei den vorgenannten
Mitteln handelt es sich in der Regel um elektrisch betätig
bare Stellventile für Druckmittel, insbesondere für Preß
luft, wobei die elektrischen Antriebe mit 8a bzw. 8a* und
die Stellventile mit 8 bzw. 8* bezeichnet sind. Die Druck
mittelversorgung ist mit P gekennzeichnet: das Druckmittel
selbst wird dem Stellventil 8 bzw. 8* über eine verstellbare
Drossel 9 bzw. 9* zugeführt und über eine ebensolche Drossel
9a bzw. 9a* aus diesem in die Umgebung A bzw. A* abgeführt.
Die Stellventile 8 bzw. 8* schalten die Druckmittelleitung
10 bzw. 10* zu den Einzelverstelleinrichtungen 11.
Im Bereich I erkennt man an einer Stelle, in Strömungsrich
tung gesehen, hinter dem zu reinigenden Ventilsitz - im
Ausführungsbeispiel ist dies der Leckagehohlraum 4 - einen
auf den Reinigungsmittelfluß ansprechenden Signalgeber 7**,
welcher Steuersignale liefert, die geeignet sind, den
Antrieb 8a oder 8a* des Stellventils 8 bzw. 8* anzusteuern.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung
soll in Verbindung mit dem Hub-Zeit-Verlauf h=f(t) gemäß
Fig. 2 erläutert werden. Der Stellungsmelder 7 beispiels
weise wird in Hubrichtung derart positioniert, daß sich ein
in Fig. 2 mit H gekennzeichneter größter Teilhub einstellt.
Der zeitliche Verlauf des Öffnungshubes trägt die Bezeich
nung a, jener des Schließhubes die Bezeichnung b. Die
Gesamtzeit eines Schaltintervalles ist mit Δtges bezeichnet.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß der größte Teilhub H
in diesem Falle unter Verzicht auf jegliche mechanische
Hubbegrenzung sichergestellt ist. Wird nun die Schließglied
verstellstange 5 so weit nach oben verfahren, daß der als
ringförmige Nut ausgebildete Stellungsgeber 5a den Stel
lungsmelder 7 betätigt, so wird die Ansteuerung des
Antriebes 8a des Stellventils 8 unterbrochen, letzteres
öffnet die Druckmittelleitung 10 zur Umgebung A hin, und das
Druckmittel kann aus der Einzelverstelleinrichtung 11
abströmen. Die Schließgliedverstellstange 5 und das mit ihr
verbundene Schließglied 2 bewegen sich nunmehr abwärts.
Sobald im Zuge der Abwärtsbewegung der Stellungsgeber 5a den
Einwirkungsbereich des Stellungsmelders 7 verläßt, steuert
letzterer wieder den Antrieb 8a an, und Druckmittel kann aus
der Druckmittelversorgung P über das Stellventil 8 der
Einzelverstelleinrichtung 11 auf dem Weg über die Druckmit
telleitung 10 erneut zuströmen. Die Schließbewegung kommt
zum Stillstand, das Schließglied 2 befindet sich entweder
auf oder in der Nähe seiner Sitzfläche, und es erfolgt eine
Richtungsumkehr und anschließend eine erneute Öffnungsbewe
gung des Schließgliedes 2. Sowohl die Druckmittelzufuhr als
auch die -abfuhr in bzw. aus der Einzelverstelleinrichtung
11 kann durch die verstellbare Drossel 9 bzw. 9a beeinflußt
werden. Dadurch gelingt es, die Steigung des Öffnungshubes a
bzw. des Schließhubes b im Hub-Zeit-Verlauf zu beeinflussen.
Ob das Schließglied 2 am Ende seines Schließhubes auf der
zugeordneten Sitzfläche zur metallischen Anlage kommt hängt
im wesentlichen von den gewählten Parametern ab, die den
periodischen Verlauf sich einander ablösenden Öffnungs- und
Schließbewegungen zeitlich bestimmen. Im dargestellten Falle
kommt es, wie Fig. 2 zeigt, kurzzeitig zum metallischen
Kontakt zwischen Schließglied 2 und dem zugeordneten Ventil
sitz, da der Schließhub b die mit null gekennzeichnete Linie
erreicht. Mit H* ist in Fig. 2 der Vorhub des Schließ
gliedes 2 bis zum Abheben der Sitzdichtung vom zugeordneten
Ventilsitz bezeichnet. Dies bedeutet, daß erst von hier ab
beim weiteren Öffnungshub ein Durchtrittsquerschnitt für das
Reinigungsmittel bereitsteht. Die Spanne für den effektiv
wirksamen Öffnungshub beträgt im vorliegenden Falle Δs=
H-H*. Über die Zeitdauer Δt1 bleibt, wie dies Fig. 2
ebenfalls zeigt, der Sitzbereich für den Durchtritt von
Reinigungsmittel gesperrt, während über die Zeitdauer Δt2
eine Sitzreinigung mit sich stetig änderndem
Durchtrittsquerschnitt, von null beginnend, bis zu einem
Maximum ansteigend und wieder auf null absinkend, wirksam
wird. Die mit einem derartigen Sitzreinigungsverfahren
erreichbaren Vorteile wurden einleitend bereits ausführlich
diskutiert.
Es wird anhand des Verlaufs gemäß Fig. 2 auch in besonderer
Weise deutlich, daß im Bereich zwischen den effektiv
wirksamen Öffnungsintervallen weitere Öffnungsintervalle
anderer, zeitgleich ebenfalls dem erfindungsgemäßen
Sitzreinigungsverfahren unterworfenen Doppelsitzventile
statistisch plaziert werden können, ohne daß die zur
Verfügung zu stellende Reinigungsleistung linear mit der
Anzahl der zur Sitzreinigung anstehenden Ventile ansteigen
muß. Werden die Stellventile 8 oder 8* abhängig vom
Reinigungsmittelfluß, in Strömungsrichtung gesehen, an einer
Stelle hinter dem zu reinigenden Ventilsitz mittels eines
auf den Reinigungsmittelfluß ansprechenden Signalgebers 7**
angesteuert, so wird die Erfassung des jeweiligen Schließ
gliedhubes auf dem Weg über den Stellungsgeber 5a bzw. 6a in
Verbindung mit dem Stellungsmelder 7 bzw. 7* überflüssig.
Sobald infolge effektiver Öffnung des Durchtrittsspaltes
zwischen Schließglied 2 bzw. 3 und dem zugeordneten Ventil
sitz ein Reinigungsmittelfluß zustande kommt, erfolgt über
ein daraus resultierendes Signal des Signalgebers 7** eine
Umsteuerung von der Öffnungs- zur Schließbewegung. Die
Unterbrechung des Reinigungsmittelflusses im Zuge der Fort
führung der Schließbewegung ergibt nun wiederum ein den
Vorgang umkehrendes Signal, so daß die Abfolge periodisch
sich einander ablösenden Öffnungs- und Schließbewegungen
sichergestellt ist.
Um zum einen zu verhindern, daß beim Ausfall oder Defekt der
erfindungsgemäßen Steuereinrichtung das Doppelsitzventil im
Zuge der Sitzreinigung in seine volle Offenstellung über
führt wird, ist jede Einzelverstelleinrichtung 11 mit einem
in der Zeichnung nicht dargestellten mechanischen Anschlag
versehen, der den möglichen Einzelhub der jeweiligen Einzel
verstelleinrichtung 11 auf ein Maß begrenzt, welches größer
ist als der effektive Öffnungshub H bei der jeweiligen Sitz
reinigung. Dieser Anschlag ist zum anderen aber auch ge
eignet, den planmäßigen effektiven Öffnungshub H im Rahmen
des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Anfahren der Einzel
verstelleinrichtung an diesen Anschlag zu realisieren.
Claims (11)
1. Verfahren zur Sitzreinigung von Doppelsitzventilen mit zwei
unabhängig voneinander bewegbaren Schließgliedern, die zu
sätzlich zu der vollen Offenstellung in eine Teiloffen
stellung verbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
jeweilige Teiloffenstellung durch periodisch sich einander
ablösende Öffnungs- und Schließbewegungen des Schließ
gliedes (2, 3) erreicht wird, wobei eine Umsteuerung von der
Öffnungs- zur Schließbewegung und umgekehrt zeit- oder hub-
oder ergebnisabhängig erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuersignale für die zeitabhängige Umsteuerung des
Schließgliedes (2, 3) entweder durch eine außerhalb des
Doppelsitzventils angesteuerte Hauptsteuerung oder durch
eine im oder am Doppelstitzventil angeordnete, allein
diesem zugeordnete Steuerung generiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuersignale für die hubabhängige Umsteuerung des Schließ
gliedes (2, 3) entweder unmittelbar aus einem Hub-Zeit-Ver
lauf oder mittelbar aus einem letzterem entsprechenden Ver
lauf einer erfaßbaren pysikalischen Größe, beispielsweise
dem Druck des Druckmittels für die Einzelverstellein
richtungen zur Erzeugung der Teiloffenstellungen, abge
leitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuersignale für die ergebnisabhängige Umsteuerung des
Schließgliedes (2, 3) abhängig vom Reinigungsmittelfluß
generiert werden, und zwar, in Strömungsrichtung gesehen,
an einer Stelle hinter dem zu reinigenden Ventilsitz.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Hub-Zeit-Verlauf der Öffnungs- und
Schließbewegung wahlweise und unabhängig voneinander einge
stellt wird.
6. Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1 oder 2 oder 5 mit zwei Schließgliedverstellstangen
(5, 6), mittels derer die Schließglieder (2, 3) durch eine
Hauptverstelleinrichtung (12) in die volle Offenstellung
und durch Einzelverstelleinrichtungen (11) in die Teil
offenstellung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Zeitglied vorgesehen ist, mittels dessen Steuersignale
generiert werden, deren Frequenz einstellbar ist und die
Mittel zur (8, 8a; 8*, 8a*) zur Handhabung von Antriebsenergie für
die der Schließgliedverstellstange (5 bzw. 6) zugeordnete
Einzelverstelleinrichtung (11) wahlweise ansteuern.
7. Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 3 oder 5 mit zwei Schließgliedverstell
stangen (5, 6), mittels derer die Schließglieder (2, 3) durch
eine Hauptverstelleinrichtung (12) in die volle Offen
stellung und durch Einzelverstelleinrichtungen (11) in die
Teiloffenstellung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schließgliedverstellstangen (5, 6) jeweils mit einem
Stellungsgeber (5a bzw. 6a) versehen sind, dem jeweils ein
in Hubrichtung verschieblich angeordneter Stellungsnehmer
(7 bzw. 7*) zugeordnet ist, und daß letzterer entweder
Mittel (8, 8a; 8*, 8a*) zur Handhabung von Antriebsenergie
für die der Schließgliedverstellstange (5 bzw. 6) zuge
ordnete Einzelverstelleinrichtung (11) ansteuert oder die
Handhabung direkt steuert.
8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stellungsnehmer (7 bzw. 7*) als elek
trischer, pneumatischer oder hydraulischer Schalter
ausgebildet ist.
9. Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 4 oder 5 mit zwei Schließgliedverstell
stangen (5, 6), mittels derer die Schließglieder (2, 3)
durch eine Hauptverstelleinrichtung (12) in die volle
Offenstellung und durch Einzelverstelleinrichtungen (11)
in die Teiloffenstellung gelangen, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein auf den Reinigungsmittelfluß an
sprechender Signalgeber (7**) vorgesehen ist, der die
Mittel (8, 8a; 8*, 8a*) zur Handhabung von Antriebsenergie
für die der Schließgliedverstellstange (5 bzw. 6)
zugeordnete Einzelverstelleinrichtung (11) wahlweise
ansteuert.
10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8, 8a; 8*, 8a*)
als elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbare
Stellventile für Druckmittel ausgeführt sind.
11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der maximal mögliche Teilhub
der Einzelverstelleinrichtungen (11) durch eine
mechanische Hubbegrenzung vorgegeben ist.
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